KR20180131568A

KR20180131568A - 작업기계

Info

Publication number: KR20180131568A
Application number: KR1020187029081A
Authority: KR
Inventors: 요시미츠 유자와
Original assignee: 스미토모 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-12-10
Also published as: KR102412577B1; US20190023539A1; CN108884655B; JPWO2017170243A1; EP3438351B1; WO2017170243A1; EP3438351A1; US10556778B2; EP3438351A4; CN108884655A; JP6629430B2

Abstract

본 발명의 실시예에 관한 작업기계는, 리프마(6)과 캐빈(10)의 간섭을 방지하는 기능을 구비한 작업기계로서, 하부주행체(1)과, 상부선회체(3)과, 캐빈(10)과, 붐(4) 및 암(5)로 구성되는 어태치먼트와, 붐(4)의 회동각도를 검출하는 붐각도센서(S1)과, 암(5)의 회동각도를 검출하는 암각도센서(S2)와, 암(5)의 선단에 장착되는 리프마(6)의 회동각도를 검출하는 엔드어태치먼트각도센서(S3)과, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 엔드어태치먼트각도센서(S3)의 출력에 근거하여 리프마(6)이 간섭방지영역에 진입했다고 판정되면, 리프마(6)과 캐빈(10)을 접근시키는 움직임을 제한하거나 정지시키는 컨트롤러(30)을 구비한다.

Description

작업기계

본 발명은, 엔드어태치먼트와 캐빈의 간섭을 방지하는 간섭방지기능을 구비한 작업기계에 관한 것이다.

버킷과 캐빈의 간섭을 방지하는 간섭방지장치를 구비한 건설기계가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 간섭방지장치는, 붐, 암 등의 각도를 검출하여 암의 선단의 위치를 산출한다. 그리고, 캐빈의 주위에 설정된 소정의 정지범위 내에 암의 선단이 진입했을 경우에 어태치먼트의 움직임을 정지시킨다.

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2014-163156호

그러나, 특허문헌 1의 간섭방지장치는, 버킷의 각도를 검출하지 않는다. 이로 인하여, 버킷의 각도가 어떻게 변화한 경우이더라도 버킷과 캐빈이 간섭하지 않도록 정지범위를 설정하고 있다. 그 결과, 어태치먼트의 가동범위를 과도하게 제한해 버린다.

상술한 점을 감안하여, 어태치먼트의 가동범위를 보다 적절히 제한하는 작업기계를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 관한 작업기계는, 엔드어태치먼트와 캐빈의 간섭을 방지하는 기능을 구비한 작업기계로서, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와, 상기 상부선회체에 탑재된 상기 캐빈과, 상기 상부선회체에 장착되고 또한 복수의 작업요소로 구성되는 어태치먼트와, 상기 작업요소의 회동각도를 취득하는 제1 센서와, 상기 어태치먼트의 선단에 장착되는 상기 엔드어태치먼트의 회동각도를 취득하는 제2 센서와, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력에 근거하여 상기 엔드어태치먼트가 소정의 영역에 진입했다고 판정되면, 상기 엔드어태치먼트와 상기 캐빈을 접근시키는 움직임을 제한하거나 정지시키는 제어장치를 구비한다.

상술한 수단에 의하여, 어태치먼트의 가동범위를 보다 적절히 제한하는 작업기계를 제공할 수 있다.

도 1은 작업기계의 개략측면도이다.
도 2a는 엔드어태치먼트각도센서의 구성예를 나타내는 도이다.
도 2b는 엔드어태치먼트각도센서의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3은 작업기계의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 4a는 간섭방지기능의 설명도이다.
도 4b는 간섭방지기능의 설명도이다.
도 5a는 엔드어태치먼트실린더각도로부터 엔드어태치먼트각도를 도출하는 방법의 설명도이다.
도 5b는 엔드어태치먼트실린더각도로부터 엔드어태치먼트각도를 도출하는 방법의 설명도이다.

이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 작업기계의 개략측면도이다.

작업기계는, 하부주행체(1), 선회기구(2), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 리프팅마그넷(6)(이하, "리프마(6)"이라고 한다.), 붐실린더(7), 암실린더(8), 엔드어태치먼트실린더(9), 캐빈(10), 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 엔드어태치먼트각도센서(S3), 캐빈높이센서(S4) 등을 갖는다. 붐(4) 및 암(5)는 어태치먼트를 구성한다.

작업기계의 하부주행체(1) 상에는, 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)이 선회 가능하게 탑재되어 있다. 상부선회체(3)의 전방중앙부에는 작업요소로서의 붐(4)가 회동 가능하게 연결되어 있다. 붐(4)의 선단부에는 작업요소로서의 암(5)가 회동 가능하게 연결되어 있다. 암(5)의 선단부에는 엔드어태치먼트로서의 리프마(6)이 회동 가능하게 연결되어 있다. 엔드어태치먼트는, 버킷, 그래플, 해체용포크 등이어도 된다.

상부선회체(3) 상에는 운전실로서의 캐빈(10)이 캐빈승강장치(12)를 통하여 승강 가능하게 마련되어 있다. 이와 같이 승강 가능한 캐빈은 "엘리베이터 캐빈"이라고 불린다. 도 1은, 캐빈승강장치(12)에 의하여 캐빈(10)이 최고위치까지 상승한 상태를 나타낸다. 캐빈(10)은, 붐(4)의 측방(통상, 좌측)에 배치되어 있다.

붐각도센서(S1)은, 붐각도를 취득하는 센서이다. 붐각도는, 예를 들면, 붐 풋핀(4a)를 중심으로 회전하는 붐(4)의 회동각도이다. 붐각도는, 예를 들면, 붐(4)를 최대로 하강시켰을 때를 제로도로 한다. 도 1의 예에서는, 붐각도센서(S1)은, 붐 풋핀(4a)의 근방에 장착되어 있다. 붐각도는, 붐실린더(7)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 수평면에 대한 붐(4)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등의 출력에 근거하여 산출되어도 된다.

암각도센서(S2)는, 암각도를 취득하는 센서이다. 암각도는, 예를 들면, 암 풋핀(5a)을 중심으로 회전하는 암(5)의 회동각도이다. 암각도는, 예를 들면, 암(5)를 최대로 폐쇄했을 때를 제로도로 한다. 도 1의 예에서는, 암각도센서(S2)는, 붐각도센서(S1)과 마찬가지로, 암 풋핀(5a)의 근방에 장착되어 있다. 암각도는, 암실린더(8)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 수평면에 대한 암(5)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등의 출력에 근거하여 산출되어도 된다.

엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 엔드어태치먼트각도를 취득하는 센서이다. 엔드어태치먼트각도는, 예를 들면, 엔드어태치먼트 풋핀(6a)을 중심으로 회전하는 리프마(6)의 회동각도이다. 엔드어태치먼트각도는, 예를 들면, 리프마(6)을 최대로 폐쇄했을 때를 제로도로 한다. 도 1의 예에서는, 엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 붐각도센서(S1) 및 암각도센서(S2)와는 달리, 엔드어태치먼트 풋핀(6a)의 근방이 아니라, 엔드어태치먼트실린더(9)의 풋핀(9a)의 근방에 장착되어 있다. 엔드어태치먼트 풋핀(6a)의 근방에 장착되면, 스크랩재 등의 작업대상물과 접촉할 기회가 증가하여 파손되기 쉽기 때문이다. 엔드어태치먼트각도는, 엔드어태치먼트실린더(9)의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 수평면에 대한 리프마(6)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등의 출력에 근거하여 산출되어도 된다.

캐빈높이센서(S4)는, 캐빈(10)의 높이를 취득하는 센서이다. 캐빈(10)의 높이는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 베이스프레임으로부터의 높이이다. 캐빈(10)의 높이는, 예를 들면, 승강 가능한 캐빈(10)이 베이스프레임과 접촉하고 있을 때(캐빈(10)을 최대로 하강시켰을 때)를 높이 제로로 한다. 도 1의 예에서는, 캐빈높이센서(S4)는, 캐빈승강장치(12)에 있어서의 평행링크기구의 링크(13)의 링크 풋핀(13a)을 중심으로 회전하는 회동각도를 검출하는 각도센서이며, 링크(13)의 링크 풋핀(13a)의 근방에 장착되어 있다. 링크(13)의 회동각도는, 예를 들면, 캐빈(10)을 최대로 하강시켰을 때를 제로도로 한다. 캐빈높이센서(S4)는, 링크(13)의 회동각도로부터 캐빈(10)의 높이를 도출한다. 캐빈높이센서(S4)는, 링크(13)의 회동각도를 컨트롤러(30)에 대하여 출력해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)은, 링크(13)의 회동각도에 근거하여 캐빈(10)의 높이를 산출한다. 캐빈(10)의 높이는, 캐빈승강실린더의 스트로크양을 검출하는 스트로크센서, 수평면에 대한 링크(13)의 경사각도를 검출하는 경사(가속도)센서 등의 출력에 근거하여 산출되어도 된다.

붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 엔드어태치먼트각도센서(S3), 및, 캐빈높이센서(S4) 중 적어도 하나는, 가속도센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있어도 된다.

다음으로 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 엔드어태치먼트각도센서(S3)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 2a는, 도 1의 파선원 II로 나타내는 영역을 반대측에서 보았을 때의 확대사시도이다. 도 2b는, 도 2a의 선분 IIB-IIB를 포함하는 평면을 화살표로 나타내는 방향에서 본 엔드어태치먼트실린더(9)의 단면도이다.

엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 암(5)의 브래킷(5b)에 장착되는 커버케이스(20) 내에 수용되어 있다. 브래킷(5b)는, 엔드어태치먼트실린더(9)의 풋핀(9a)가 고정되는 한 쌍의 금속판이다.

엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 회동부(S3a) 및 고정부(S3b)를 포함한다. 회동부(S3a)는, 풋핀(9a)의 축과 동축의 회전축을 갖는다. 고정부(S3b)는, 커버케이스(20)과 함께 브래킷(5b)에 고정되어 회동부(S3a)를 회동 가능하게 지지한다. 회동부(S3a)에는 센서암(21)이 장착되어 있다.

센서암(21)은, 일단부(근위단부)가 엔드어태치먼트각도센서(S3)의 회동부(S3a)에 고정되며, 타단부(원위단부)가 밴드(22)에 회동 가능하게 장착된다.

밴드(22)는, 센서암(21)의 원위단부를 엔드어태치먼트실린더(9)의 외주에 장착하기 위한 부재이다. 도 2a 및 도 2b의 예에서는, 밴드(22)는, 제1 반원환부(22A) 및 제2 반원환부(22B)를 포함한다. 제1 반원환부(22A) 및 제2 반원환부(22B)는, 서로의 양단부에서 볼트(23) 및 너트(24)로 체결되며, 엔드어태치먼트실린더(9)의 외경과 거의 동일한 내경을 갖는 원환 형상의 밴드를 형성한다. 제1 반원환부(22A)는 그 외주면으로부터 외방으로 돌출되는 돌기부(22Ax)를 갖는다. 돌기부(22Ax)는, 예를 들면, 제1 반원환부(22A)에 용접되는 봉 형상 부재이며, 센서암(21)의 원위단부에 형성된 구멍(21a)를 관통하여 뻗는다.

리프마(6)을 엔드어태치먼트 풋핀(6a)를 중심으로 회동시키기 위하여 엔드어태치먼트실린더(9)를 신축시키면 엔드어태치먼트실린더(9)는 풋핀(9a)를 중심으로 회동한다. 센서암(21)은, 엔드어태치먼트실린더(9)와 함께 풋핀(9a)를 중심으로 회동한다. 엔드어태치먼트각도센서(S3)의 회동부(S3a)는 센서암(21)과 함께 풋핀(9a)를 중심으로 회동한다.

엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 회동부(S3a)의 고정부(S3b)에 대한 회동각도를 엔드어태치먼트실린더각도로서 검출하여, 그 엔드어태치먼트실린더각도로부터 엔드어태치먼트각도를 도출한다. 엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 엔드어태치먼트실린더각도를 컨트롤러(30)에 대하여 출력해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)은, 엔드어태치먼트실린더각도에 근거하여 엔드어태치먼트각도를 산출한다.

이상의 구성에 의하여, 엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 엔드어태치먼트 풋핀(6a)의 근방에 장착되는 경우와 동일하게 엔드어태치먼트각도를 취득할 수 있다. 또한, 엔드어태치먼트 풋핀(6a)의 근방에 장착된 경우와 비교하여, 파손되기 어렵다는 효과를 나타낸다.

밴드(22)를 이용하여 센서암(21)의 원위단부를 엔드어태치먼트실린더(9)에 장착하도록 했기 때문에, 엔드어태치먼트실린더(9)에 돌기부(22Ax)를 용접하는 특별한 가공은 불필요하다. 따라서, 엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 표준적인 실린더에 용이하게 장착 가능하다.

다음으로 도 3을 참조하여, 도 1에 나타내는 작업기계의 구동계의 구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, 도 1에 나타내는 작업기계의 구동계의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 3에 있어서, 기계적 동력전달라인은 이중선, 작동유라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기제어라인은 일점쇄선, 전기구동라인은 굵은 점선으로 각각 나타나 있다.

도 1의 작업기계의 구동계는, 주로, 엔진(11), 얼터네이터(11a), 메인펌프(14), 리프마용 유압펌프(14G), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 및 컨트롤러(30)으로 구성된다.

엔진(11)은, 작업기계의 구동원이며, 예를 들면, 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은, 얼터네이터(11a), 메인펌프(14), 리프마용 유압펌프(14G), 및 파일럿펌프(15)의 입력축의 각각에 접속되어 있다.

메인펌프(14)는, 작동유라인(16)을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급하는 유압펌프이며, 예를 들면, 사판식 가변용량형 유압펌프이다.

레귤레이터(14a)는 메인펌프(14)의 토출량을 제어하는 장치이다. 본 실시예에서는, 레귤레이터(14a)는, 메인펌프(14)의 토출압, 컨트롤러(30)으로부터의 제어신호 등에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조정함으로써, 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다.

파일럿펌프(15)는, 파일럿라인(25)를 통하여 조작장치(26)을 포함하는 각종 유압제어기기에 작동유를 공급하기 위한 유압펌프이며, 예를 들면, 고정용량형 유압펌프이다.

컨트롤밸브(17)은, 작업기계에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 컨트롤밸브(17)은, 예를 들면, 붐실린더(7), 암실린더(8), 엔드어태치먼트실린더(9), 우측주행용 유압모터(1A), 좌측주행용 유압모터(1B), 및 선회용 유압모터(2A) 중 하나 또는 복수의 것에 대하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 선택적으로 공급한다. 이하에서는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 엔드어태치먼트실린더(9), 우측주행용 유압모터(1A), 좌측주행용 유압모터(1B), 및 선회용 유압모터(2A)를 집합적으로 "유압액추에이터"라고 칭한다.

조작장치(26)은, 조작자가 유압액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 본 실시예에서는, 조작장치(26)은, 파일럿펌프(15)로부터의 작동유를, 컨트롤밸브(17) 내에 있는 대응하는 유량제어밸브의 파일럿포트에 공급하여 파일럿압을 생성한다. 구체적으로는, 조작장치(26)은, 선회 조작레버, 붐 조작레버, 암 조작레버, 리프마 조작레버, 주행용페달(모두 도시하지 않음) 등을 포함한다. 파일럿압은, 조작장치(26)의 조작내용에 따라 변화한다. 조작내용은, 예를 들면, 조작방향 및 조작량을 포함한다.

압력센서(29)는, 조작장치(26)이 생성하는 파일럿압을 검출한다. 본 실시예에서는, 압력센서(29)는, 조작장치(26)이 생성한 파일럿압을 검출하고, 그 검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 컨트롤러(30)은, 압력센서(29)의 출력에 근거하여 조작장치(26)의 각각의 조작내용을 파악한다.

컨트롤러(30)은, 작업기계를 제어하기 위한 제어장치이며, 예를 들면, CPU, RAM, ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(30)은 작업기계의 동작이나 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 읽어내고 RAM에 로드하여, 그들 프로그램의 각각에 대응하는 처리를 CPU에 실행시킨다.

리프마용 유압펌프(14G)는 작동유라인(16a)를 통하여 작동유를 리프마용 유압모터(60)에 공급한다. 본 실시예에서는, 리프마용 유압펌프(14G)는 고정용량형 유압펌프이며, 전환밸브(61)을 통해서 리프마용 유압모터(60)에 작동유를 공급한다.

전환밸브(61)은, 리프마용 유압펌프(14G)가 토출하는 작동유의 흐름을 전환한다. 본 실시예에서는, 전환밸브(61)은 컨트롤러(30)으로부터의 제어지령에 따라 전환되는 전자밸브이며, 리프마용 유압펌프(14G)와 리프마용 유압모터(60)의 사이를 연통시키는 제1 위치와, 리프마용 유압펌프(14G)와 리프마용 유압모터(60)의 사이를 차단하는 제2 위치를 갖는다.

컨트롤러(30)은, 모드전환스위치(62)가 조작되어 작업기계의 동작모드가 리프마모드로 전환되면, 전환밸브(61)에 대하여 제어신호를 출력하여 전환밸브(61)을 제1 위치로 전환한다. 컨트롤러(30)은, 모드전환스위치(62)가 조작되어 작업기계의 동작모드가 리프마모드 이외로 전환되면, 전환밸브(61)에 대하여 제어신호를 출력하여 전환밸브(61)을 제2 위치로 전환한다. 도 3은, 전환밸브(61)이 제2 위치에 있는 상태를 나타낸다.

모드전환스위치(62)는, 작업기계의 동작모드를 전환하는 스위치이다. 본 실시예에서는, 캐빈(10) 내에 마련되는 로커스위치이다. 조작자는 모드전환스위치(62)를 조작하여 쇼벨모드와 리프마모드를 양자택일적으로 전환한다. 쇼벨모드는 작업기계를 쇼벨로서 작동시킬 때의 모드이며, 예를 들면 리프마(6) 대신에 버킷이 장착되어 있을 때 선택된다. 리프마모드는 작업기계를 리프마장착 작업기계로서 작동시킬 때의 모드이며, 리프마(6)이 암(5)의 선단에 장착되어 있을 때 선택된다. 컨트롤러(30)은 각종 센서의 출력에 근거하여 작업기계의 동작모드를 자동적으로 전환해도 된다.

리프마모드의 경우, 전환밸브(61)은 제1 위치로 설정되어, 리프마용 유압펌프(14G)가 토출하는 작동유를 리프마용 유압모터(60)에 유입시킨다. 한편, 리프마모드 이외의 경우, 전환밸브(61)은 제2 위치로 설정되어, 리프마용 유압펌프(14G)가 토출하는 작동유를 리프마용 유압모터(60)에 유입시키는 일 없이 작동유 탱크에 유출시킨다.

리프마용 유압모터(60)의 회전축은 리프마용 발전기(63)의 회전축에 기계적으로 연결되어 있다. 리프마용 발전기(63)은, 리프마(6)을 여자(勵磁)하기 위한 전력을 생성하는 발전기이다. 본 실시예에서는, 리프마용 발전기(63)은 전력제어장치(64)로부터의 제어지령에 따라 동작하는 교류발전기이다.

전력제어장치(64)는 리프마(6)을 여자하기 위한 전력의 공급·차단을 제어하는 장치이다. 본 실시예에서는, 전력제어장치(64)는, 컨트롤러(30)으로부터의 발전개시지령·발전정지지령에 따라 리프마용 발전기(63)에 의한 교류전력의 발전의 개시·정지를 제어한다. 전력제어장치(64)는 리프마용 발전기(63)이 발전한 교류전력을 직류전력으로 변환하여 리프마(6)에 공급한다. 전력제어장치(64)는 리프마(6)에 인가되는 직류전압의 크기를 제어할 수 있다.

컨트롤러(30)은, 리프마스위치(65)가 온 조작되어 온 상태가 되면 전력제어장치(64)에 대하여 흡착지령을 출력한다. 흡착지령을 받은 전력제어장치(64)는, 리프마용 발전기(63)이 발전한 교류전력을 직류전력으로 변환하여 리프마(6)에 공급하고, 리프마(6)을 여자한다. 여자된 리프마(6)은 대상물을 흡착 가능한 흡착상태가 된다.

컨트롤러(30)은, 리프마스위치(65)가 오프 조작되어 오프 상태가 되면 전력제어장치(64)에 대하여 석방지령을 출력한다. 석방지령을 받은 전력제어장치(64)는, 리프마용 발전기(63)에 의한 발전을 중지시켜, 흡착상태에 있는 리프마(6)을 비흡착상태(석방상태)로 한다.

리프마스위치(65)는, 리프마(6)의 흡착·석방을 전환하는 스위치이다. 본 실시예에서는, 리프마스위치(65)는, 선회기구(2), 붐(4), 암(5), 및 리프마(6)을 조작하기 위한 좌우 한 쌍의 조작레버가 적어도 일방의 정상부에 마련되는 누름버튼스위치이다. 리프마스위치(65)는, 버튼이 압하될 때마다 온 상태와 오프 상태가 교대로 전환되는 구성이어도 되고, 온 조작용 버튼과 오프 조작용 버튼이 따로따로 준비되는 구성이어도 된다.

이 구성에 의하여, 작업기계는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유에 의하여 유압액추에이터를 동작시키면서, 리프마(6)에 의하여 대상물의 흡착, 운반 등의 작업을 실시할 수 있다.

화상표시장치(40)은, 각종 정보를 표시하는 장치이다. 본 실시예에서는, 화상표시장치(40)은, 운전석이 마련된 캐빈(10)의 필러(도시하지 않음.)에 고정되어 있다. 화상표시장치(40)은, 작업기계의 운전상황, 제어정보 등을 화상표시부(41)에 표시하여 운전자에게 정보를 제공할 수 있다. 화상표시장치(40)은, 입력부로서의 스위치패널(42)를 포함한다. 운전자는 스위치패널(42)를 이용하여 정보나 지령을 작업기계의 컨트롤러(30)에 입력할 수 있다.

화상표시장치(40)은, 축전지(70)으로부터 전력의 공급을 받아 동작한다. 축전지(70)은 얼터네이터(11a)로 발전한 전력으로 충전된다. 축전지(70)의 전력은, 컨트롤러(30) 및 화상표시장치(40) 이외의 작업기계의 전장품(72) 등에도 공급된다. 엔진(11)의 스타터(11b)는 축전지(70)으로부터의 전력으로 구동되어 엔진(11)을 시동한다.

제어밸브(50)은, 조작장치(26)과 컨트롤밸브(17) 내에 있는 유량제어밸브와의 사이의 파일럿라인의 연통·차단을 제어한다. 도 3의 예에서는, 제어밸브(50)은, 컨트롤러(30)으로부터의 지령에 따라 동작하는 전자비례밸브이다.

다음으로 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 간섭방지기능에 대하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는, 도 1의 작업기계의 측면도이다. 도 4a는 엔드어태치먼트각도를 이용하지 않는 경우의 간섭방지기능의 효과를 나타내고, 도 4b는 엔드어태치먼트각도를 이용하는 경우의 간섭방지기능의 효과를 나타낸다.

간섭방지기능은, 예를 들면, 작업기계 상의 기준점을 원점으로 하는 좌표계를 이용하여 실행된다. 기준점은, 예를 들면, 작업기계의 선회축 상의 일점이다. 좌표계는, 예를 들면, 3차원 직교좌표계이다. 기준점은 붐 풋핀(4a)의 위치 등의 다른 일점이어도 된다. 좌표계는 3차원 극좌표계, 2차원 직교좌표계, 2차원 극좌표계 등의 다른 좌표계여도 된다.

상술한 좌표계와 각 부재의 이미 알려진 치수를 이용하여, 컨트롤러(30)은, 붐각도센서(S1)의 출력에 근거하여 암 풋핀(5a)의 좌표를 도출할 수 있다. 또, 붐각도센서(S1) 및 암각도센서(S2)의 출력에 근거하여 엔드어태치먼트 풋핀(6a)의 좌표를 도출할 수 있다. 또한, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 엔드어태치먼트각도센서(S3)의 출력에 근거하여 리프마(6)의 최근방점(6x)의 좌표를 도출할 수 있다.

리프마(6)의 최근방점(6x)는, 리프마(6)의 윤곽 상의 좌표점 중, 캐빈(10)에 가장 가까운 좌표점이며, 엔드어태치먼트의 캐빈측 단부라고도 칭한다. 최근방점(6x)의 리프마(6) 상의 위치는, 리프마(6)의 자세에 따라 변화한다.

컨트롤러(30)은, 캐빈높이센서(S4)의 출력에 근거하여 캐빈(10)의 중심점의 좌표를 도출할 수 있다.

도 4a 및 도 4b의 사선영역은, 캐빈(10)의 주위에 설정되는 간섭방지영역(R1, R2)를 나타낸다. 간섭방지영역(R1, R2)는, 캐빈(10)의 중심점의 좌표에 따라 정해지는 영역이며, 캐빈(10)의 상승과 함께 상승하고, 캐빈(10)의 하강과 함께 하강한다. 따라서, 컨트롤러(30)은, 캐빈높이센서(S4)의 출력에 근거하여 도출한 캐빈(10)의 중심점의 좌표를 이용하여 간섭방지영역(R1, R2)의 경계를 정하는 복수의 좌표를 도출할 수 있다. 도 4a일 때의 작업기계의 본체(캐빈(10))으로부터 간섭방지영역(R1)의 경계까지의 거리(T1)은, 캐빈(10)의 높이에 관계없이, 도 4b일 때의 작업기계의 본체(캐빈(10))으로부터 간섭방지영역(R2)의 경계까지의 거리(T2)와 같다.

그리고, 컨트롤러(30)은, 상술한 각점의 좌표에 근거하여, 리프마(6)과 캐빈(10)의 간섭을 방지하기 위하여 작업기계의 움직임을 제한하거나 정지시킬 필요가 있는지 아닌지를 판정한다.

엔드어태치먼트각도를 이용하지 않는 도 4a의 경우, 컨트롤러(30)은, 엔드어태치먼트 풋핀(6a)의 좌표에 근거하여 리프마(6)의 가동범위(R3)을 도출한다. 도 4a의 파선부분원은 리프마(6)의 가동범위의 윤곽을 나타낸다.

그리고, 컨트롤러(30)은, 간섭방지영역(R1)과 리프마(6)의 가동범위(R3)이 중복된다고 판정한 경우, 그 중복영역이 증대하는 방향으로의 작업기계의 움직임, 즉 리프마(6)과 캐빈(10)을 더욱 접근시키는 움직임을 제한하거나 정지시킨다. 단, 컨트롤러(30)은, 그 중복영역이 축소되거나 소실되는 방향으로의 작업기계의 움직임, 즉 리프마(6)과 캐빈(10)을 이간시키는 움직임을 제한시키는 일은 없다. 리프마(6)과 캐빈(10)의 간섭을 피하기 위한 움직임이 제한되어 버리는 일이 없도록 하기 위함이다.

도 4a의 예에서는, 컨트롤러(30)은, 엔드어태치먼트 풋핀(6a)와 간섭방지영역(R1)과의 거리가 거리 D1가 되었을 경우에, 붐(4)를 상승시키는 움직임, 암(5)를 폐쇄하는 움직임, 리프마(6)을 폐쇄하는 움직임, 및 캐빈(10)을 상승시키는 움직임을 제한하거나 정지시킨다. 구체적으로는, 붐(4)를 상승시키는 움직임을 제한하거나 정지시키는 경우, 컨트롤러(30)은, 붐 상승조작에 관한 파일럿라인에 설치된 제어밸브(50)에 지령을 출력하여 그 파일럿라인의 연통을 제한하거나 차단한다. 붐 상승조작에 관한 파일럿라인은, 붐실린더(7)에 관련된 유량제어밸브와 조작장치(26)으로서의 붐 조작레버의 사이의 상승방향조작측의 파일럿라인이다. 암(5)를 폐쇄하는 움직임, 리프마(6)을 폐쇄하는 움직임, 및 캐빈(10)을 상승시키는 움직임을 제한하거나 정지시키는 경우에 대해서도 동일하다.

한편, 컨트롤러(30)은, 붐(4)를 하강시키는 움직임, 암(5)를 개방하는 움직임, 리프마(6)을 개방하는 움직임, 및 캐빈(10)을 하강시키는 움직임을 제한하지 않는다.

도 4b의 예에서는, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)의 최근방점(6x)가 간섭방지영역(R2) 내에 진입했다고 판정한 경우에, 붐(4)를 상승시키는 움직임, 암(5)를 폐쇄하는 움직임, 리프마(6)을 폐쇄하는 움직임, 및 캐빈(10)을 상승시키는 움직임을 제한하거나 정지시킨다. 이 때, 엔드어태치먼트 풋핀(6a)와 간섭방지영역(R2)와의 거리는 거리 D2(<D1)이다. 거리 D2는 엔드어태치먼트각도에 따라 변화한다. 즉, 엔드어태치먼트와 캐빈(10)을 접근시키는 움직임을 제한하거나 정지시킬 때의 엔드어태치먼트 풋핀(6a)와 작업기계의 본체와의 거리는, 엔드어태치먼트의 회동각도에 따라 변화한다. 이것은, 엔드어태치먼트의 캐빈측 단부(리프마(6)의 최근방점(6x))의 위치에 근거하여 엔드어태치먼트의 가동범위가 제한되는 것을 의미한다. 한편, 컨트롤러(30)은, 붐(4)를 하강시키는 움직임, 암(5)를 개방하는 움직임, 리프마(6)을 개방하는 움직임, 및 캐빈(10)을 하강시키는 움직임을 제한하지 않는다.

이와 같이, 엔드어태치먼트각도를 이용하면서 간섭방지기능을 실행하는 경우, 엔드어태치먼트각도를 이용하지 않고 간섭방지기능을 실행하는 경우에 비하여, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)을 캐빈(10)에 보다 접근시킬 수 있다. 엔드어태치먼트각도를 이용하지 않는 경우에는 리프마(6)의 자세가 어떻게 변화했다고 해도 리프마(6)과 캐빈(10)이 간섭하지 않도록, 간섭방지영역(R1)로부터 비교적 먼 곳에서 작업기계의 움직임을 제한할 필요가 있기 때문이다. 이에 대하여, 엔드어태치먼트각도를 이용하는 경우에는, 특정 자세에 있는 리프마(6)과 캐빈(10)이 간섭하지 않도록 작업기계의 움직임을 제한하면 되기 때문이다. 이것은, 어태치먼트의 가동범위를 보다 적절히 제한하는 것, 즉, 어태치먼트의 가동범위를 확대할 수 있는 것을 의미한다.

컨트롤러(30)은, 리프마(6)과 캐빈(10)의 간섭을 방지하기 위하여 작업기계의 움직임을 제한하거나 정지시켰을 경우에 그 취지를 화상표시장치(40)에 표시해도 된다. 작업기계의 움직임을 제한하거나 정지시킨 이유를 조작자에게 전하기 위해서이다. 컨트롤러(30)은, 경고등, 경고음 등으로 그 취지를 조작자에게 전해도 된다.

이상의 구성에 의하여, 컨트롤러(30)은, 엔드어태치먼트각도를 이용하면서 간섭방지기능을 실행함으로써, 리프마(6)의 자세에 따라 리프마(6)의 캐빈(10)에 대한 접근정도를 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)의 개방을 크게 할수록, 리프마(6)을 캐빈(10)에 접근시킬 수 있다.

다음으로 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)로부터 엔드어태치먼트각도(α)를 도출하는 방법에 대하여 설명한다. 도 5a는 엔드어태치먼트각도(α)가 값 α1일 때의 상태를 나타내는 어태치먼트 선단부의 측면도이다. 도 5b는 엔드어태치먼트각도(α)가 값 α2(<α1)일 때의 상태를 나타내는 어태치먼트 선단부의 측면도이다. 도 5a 및 도 5b는 모두 엔드어태치먼트실린더각도(θ)가 동일한 값 θ1인 것을 나타낸다. 도 5a 및 도 5b의 예에서는, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)는, 선분 L1과 선분 L2의 사이의 각도로서 정해진다. 선분 L1는, 엔드어태치먼트실린더(9)의 풋핀(9a)와 연결핀(6b)를 잇는 선분이다. 선분 L2는, 엔드어태치먼트실린더(9)의 풋핀(9a)와 로드핀(9b)를 잇는 선분이다. 연결핀(6b)는, 제1 엔드어태치먼트 링크(6c)의 일단부가 회동 가능하게 연결되는 핀이다. 제1 엔드어태치먼트 링크(6c)의 타단부는, 엔드어태치먼트실린더(9)의 로드핀(9b)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 엔드어태치먼트실린더(9)의 로드핀(9b)에는, 제2 엔드어태치먼트 링크(6d)의 일단부가 회동 가능하게 연결되어 있다. 제2 엔드어태치먼트 링크(6d)의 타단부는, 리프마(6)에 있어서의 제2 엔드어태치먼트 풋핀(6e)에 회동 가능하게 연결되어 있다.

이 구성에서는, 엔드어태치먼트각도센서(S3)은, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)에만 근거하여 엔드어태치먼트각도(α)를 도출할 수 없는 경우가 있다. 엔드어태치먼트실린더각도(θ)가 동일한 1개의 값(θ1)이어도, 엔드어태치먼트각도(α)는 2개의 값(값(α1) 및 값(α2))를 취할 수 있기 때문이다. 이것은, 엔드어태치먼트각도(α)가 단조증가할 때에 엔드어태치먼트실린더각도(θ)가 증가 후에 감소한다고 하는 사실에 근거한다.

따라서, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)의 조작방향을 추가적으로 취득하여 엔드어태치먼트각도(α)를 도출한다. 컨트롤러(30)은, 예를 들면, 조작장치(26)으로서의 리프마 조작레버가 생성하는 파일럿압을 검출하여 리프마 조작레버가 폐쇄방향으로 조작되고 있는지 개방방향으로 조작되고 있는지를 판정한다.

그리고, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)이 개방방향으로 조작되고 있다고 판정되고, 또한, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)가 증대하고 있다고 판정된 경우, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)의 값(θ1)로부터 엔드어태치먼트각도(α)의 값(α2)를 도출한다. 혹은, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)이 폐쇄방향으로 조작되고 있다고 판정되고, 또한, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)가 감소하고 있다고 판정된 경우, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)의 값(θ1)로부터 엔드어태치먼트각도(α)의 값(α2)를 도출한다.

한편, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)이 개방방향으로 조작되고 있다고 판정되고, 또한, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)가 감소하고 있다고 판정된 경우, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)의 값(θ1)로부터 엔드어태치먼트각도(α)의 값(α1)을 도출한다. 혹은, 컨트롤러(30)은, 리프마(6)이 폐쇄방향으로 조작되고 있다고 판정되고, 또한, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)가 증대하고 있다고 판정된 경우, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)의 값(θ1)로부터 엔드어태치먼트각도(α)의 값(α1)을 도출한다.

이상의 구성에 의하여, 컨트롤러(30)은, 1개의 엔드어태치먼트실린더각도(θ)에 2개의 엔드어태치먼트각도(α)가 대응할 수 있는 경우여도, 엔드어태치먼트실린더각도(θ)로부터 엔드어태치먼트각도(α)를 적절히 도출할 수 있다.

이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 서술했지만, 본 발명은 상술과 같은 특정의 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 실시하기 위한 형태는, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 치환 등이 적용될 수 있다.

예를 들면, 상술한 간섭방지기능은, 캐빈승강장치(12)를 구비한 작업기계에 적용되었지만, 본 발명은 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상술한 간섭방지기능은, 오프셋기구, 스윙기구 등을 구비한 작업기계에 적용되어도 된다. 그 경우, 엔드어태치먼트와 캐빈(10)을 접근시키는 움직임은, 스윙기구의 움직임, 및 오프셋기구의 움직임을 포함한다.

본원은, 2016년 3월 30일에 출원한 일본 특허출원 2016-067883호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 모든 내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1···하부주행체
1A···우측주행용 유압모터
1B···좌측주행용 유압모터
2···선회기구
2A···선회용 유압모터
3···상부선회체
4···붐
4a···붐 풋핀
5···암
5a···암 풋핀
5b···브래킷
6···리프마
6a···엔드어태치먼트 풋핀
6b···연결핀
6c···제1 엔드어태치먼트 링크
6d···제2 엔드어태치먼트 링크
6e···제2 엔드어태치먼트 풋핀
7···붐실린더
8···암실린더
9···엔드어태치먼트실린더
9a···풋핀
9b···로드핀
10···캐빈
11···엔진
11a···얼터네이터
11b···스타터
12···캐빈승강장치
13···링크
13a···링크 풋핀
14···메인펌프
14a···레귤레이터
14G···리프마용 유압펌프
15···파일럿펌프
16, 16a···작동유라인
17···컨트롤밸브
20···커버케이스
21···센서암
21a···구멍
22···밴드
22A···제1 반원환부
22Ax···돌기부
22B···제2 반원환부
23···볼트
24···너트
25···파일럿라인
26···조작장치
29···압력센서
30···컨트롤러
40···화상표시장치
41···화상표시부
42···스위치패널
50···제어밸브
60···리프마용 유압모터
61···전환밸브
62···모드전환스위치
63···리프마용 발전기
64···전력제어장치
65···리프마스위치
70···축전지
72···전장품
S1···붐각도센서
S2···암각도센서
S3···엔드어태치먼트각도센서
S3a···회동부
S3b···고정부
S4···캐빈높이센서

Claims

엔드어태치먼트와 캐빈의 간섭을 방지하는 기능을 구비한 작업기계로서,
하부주행체와,
상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재된 상부선회체와,
상기 상부선회체에 탑재된 상기 캐빈과,
상기 상부선회체에 장착되고 또한 복수의 작업요소로 구성되는 어태치먼트와,
상기 작업요소의 회동각도를 취득하는 제1 센서와,
상기 어태치먼트의 선단에 장착되는 상기 엔드어태치먼트의 회동각도를 취득하는 제2 센서와,
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력에 근거하여 상기 엔드어태치먼트가 소정의 영역에 진입했다고 판정되면, 상기 엔드어태치먼트와 상기 캐빈을 접근시키는 움직임을 제한하거나 정지시키는 제어장치를 구비하는, 작업기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 센서는, 엔드어태치먼트실린더의 풋핀의 근방에 배치되는, 작업기계.
제 1 항에 있어서.
상기 제어장치는, 상기 제2 센서의 출력과 엔드어태치먼트 조작레버의 조작내용에 근거하여 상기 엔드어태치먼트의 회동각도를 도출하는, 작업기계.
제 1 항에 있어서,
상기 엔드어태치먼트와 상기 캐빈을 접근시키는 움직임은, 엘리베이터 캐빈의 움직임, 스윙기구의 움직임, 및 오프셋기구의 움직임을 포함하는, 작업기계.
제 1 항에 있어서,
상기 엔드어태치먼트와 상기 캐빈을 접근시키는 움직임을 제한하거나 정지시킬 때의 상기 작업요소로서의 암의 선단에 마련된 엔드어태치먼트 풋핀과 상기 작업기계의 본체와의 거리는, 상기 엔드어태치먼트의 회동각도에 따라 변화하는, 작업기계.
제 1 항에 있어서,
상기 엔드어태치먼트의 캐빈측 단부의 위치에 근거하여 상기 엔드어태치먼트의 가동범위가 제한되는, 작업기계.